동위원소로 본 동래패총인의 식생활과 가축사육

김헌석(Kim, Hun Suk) 부산고고학회 2015 고고광장 Vol.- No.16

동래패총에서는 다양한 토기류와 함께 동물뼈가 보고되었다. 최근 발굴유물의 재조사 과정에서 인골을 확인하고 식생활과 연대를 알기 위해서 안정동위원소분석과 방사성탄소연대측정을 실시했다. 그리고 함께 출토한 동물뼈에 대해서도 동일한 분석을 진행해 동래패총인들의 식생활과 가축사육의 일면을 고찰했다. 출토한 인골의 연대는 3세기 중엽경으로 밝혀졌다. 안정동위원소분석의 결과 인골의 탄소동위원소비 율은 -19.1‰, 질소동위원소비율은 9.86‰이었다. 이와 같은 수치는 벼와 같은 C3식물을 주로 섭취하면서 약간의 해산물과 잡곡을 섭취했을 가능성이 있다. 이러한 결과는 집돼지에서도 보인다. 이에 반해 개는 탄소비율이 -17.8‰, 질소비율이 10.9‰의 결과 인골보다 많은 해산물을 섭취했을 가능성이 있다. 안정동위원소분석의 결과 소의 탄소동위원소비율은 -16.9‰ ~ -16.0‰의 범위로 확인되고, 질소는 5.52‰ ~ 6.19‰이었다. 말의 탄소동위원소비율은 -19.0‰ ~ -17.5‰이며, 질소동위원소비율은 6.19‰ ~ 6.38‰ 범위의 결과를 얻었다. 이런 분석치를 통해서 가축사육의 형태를 추정해 보면, 탄소동위원소 비율이 각 가축별로 차이가 나고, 이는 각 종별로 잡곡과 같은 C4식물의 섭취비율이 달랐을 가능성이 있다. 또한, 잡곡과 같은 사료의 제어가 가능한 사육의 형태를 유추할 수 있다. 또한, 소와 말은 거의 동일한 방식으로 사육했을 가능성이 높다. 이는 안정동위원소분석의 결과가 집중하는 현상을 통해 유추할수 있다. 아직 한국에서 이 시기 인골과 동물뼈에 대한 안정동위원소분석 사례는 많지 않기에 본고에서 당시의 모습을 어렴풋이 유추해 보았다. 이는 추후의 분석과 발굴이 증가한다면 보완 가능할 것으로 생각되며, 본고에서는 자료축적의 측면과 함께 현 단계에서의 한계점과 연구방향을 제시하는 것에 의미를 두고자 한다. Dongnae shell mound have been reported with various remains and animal bones. In a recently, the bones were analyzed by stable isotope analysis and radiocarbon dating. And we report the result of analysis and think about diet and livestock breeding system. The result of radiocarbon dating reveal that human bone was existed at the mid-third century. And the human bone is consumed mainly C3 plants but also some seafood and C4 plants. This trend is likely in domesticated pig. On the other hand, the dog was found that the consumption of more seafood. We are estimating the shape of the animal breeding through such analysis, the ratio of C4plant as millet seems likely have been different in accordance with the livestock. In addition, it is probable cattle and horses were being bred in same way, it can be considered through the result of stable isotope concentration. Yet the analysis of the human and animal bones by isotope are not much in Korea. , The shortcomings of this report is to be complementary if the later analysis and the excavation are increased.

강우와 융설의 안정동위원소 변동에 의한 동위원소 수문분리법의 계통오차계산

이정훈,고동찬,추미경 한국지구과학회 2014 한국지구과학회지 Vol.35 No.2

An isotopic hydrograph separation technique has been able to determine the contribution of new water (event water such as rain or snowmelt) and old water (pre-event water like groundwater) to a stream hydrograph for last several decades using stable water isotopes. It is based on the assumption that the isotopic compositions of both new water and old water at a given instant in time are known and the stream water is a mixture of the two waters. In this study, we show that there is a systematic error (standard error in the new water fraction) in the isotopic hydrograph separation if theaverage isotopic compositions of new water were used ignoring the temporal variations of those of new water. The standard error in the new water fraction is caused by: (1) the isotopic difference between the average value and temporal variations of new water; (2) the new water fraction as runoff contributing to the stream during rainfall or spring melt; and (3) the isotopic differences between new and old water (inversely). The standard error is large, in particular, when new water dominates the stream flow, such as runoff during intense rainfall and in areas of low infiltration during spring melt. To reduce the error in the isotopic hydrograph separation, incorporation of fractionation in the isotopic composition of new water observed at a point should be considered with simultaneous sampling of new water, old water and stream water. 물안정동위원소를 이용하여 지하수와 강우 또는 융설이 하천에 미치는 영향을 정량적으로 분리하는 방법을 동위원소 수문분리법이라고 하며 지난 30년 동안 사용되어 왔다. 오래된 물(지하수)과 새로운 물(강우 및 융설)의 두 성분이 하천에 영향을 미치는 것으로 가정하고 새로운 물과 오래된 물의 주어진 시간동안의 동위원소를 측정하여 각각의 성분에 대한 비율을 결정할 수 있다. 본 연구에서는 동위원소 수문분리법을 수계에 적용할 때 새로운 물의 시간적인안정동위원소분화를 고려하지 않고 새로운 물의 평균값을 이용하였을 때 계통오차가 발생함을 보였다. 이러한 표준오차의 크기는 (1) 새로운 물이 하천에 많이 기여할수록, (2) 사용된 평균값과 분화된 새로운 물의 안정동위원소 값과 차이가 클수록, 마지막으로 (3) 오래된 물과 새로운 물의 안정동위원소 값의 차이가 작을수록 커진다. 집중 호우로 유출이 증가하거나 봄철에 지면이 아직 녹지 않아 융설이 유출이 되는 경우 새로운 물이 하천에 미치는 영향이 커지게 되어 상대오차 역시 증가한다. 이러한 오차를 줄이기 위해서 각각의 새로운 물, 오래된 물, 하천의 안정동위원소를 같은 시간 간격으로 측정하여 새로운 물이 분화되는 것을 고려한 수문분리법을 수행하는 것을 고려하여야 한다.

한반도 출토 인골의 황 안정동위원소를 통해 본 선사시대 사람들의 이주와 식단 연구

최경철 한국고고학회 2018 한국고고학보 Vol.0 No.109

최근에 국내에서도 고고학적 유적에서 출토된 인골과 동물 뼈를 이용한 고식단 연구를 위해서 안정동위원소 분석이 시행되고 있다. 현재까지 대부분의 연구는 탄소와 질소 안정동위원소를 이용한 선사시대 생업활동의 복원에 초점을 맞춰 진행되고 있다. 탄소와 질소 안정동위원소와 더불어 황 안정동위원소도 고식단의 복원에 유용할 뿐만 아니라 탄소와 질소 안정동위원소에서 확인할 수 없는 선사시대 인간과 동물의 이주의 양상을 도출할 수 있는 유용한 연구방법이다. 본 연구에서는 새롭게 주목받고 있는 연구방법인 황 안정동위원소를 소개하고 한반도에서 출토된 인골(n=14)과 동물 뼈(n=17) 황 안정동위원소 분석을 실시하여 선사시대 사람들의 식생활과 이주를 복원하고자 하였다. 황 안정동위원소의 차이는 황의 기원이 되는 암반과 토양, 해수의 황 동위원소 값과 인간과 동물이 소비한 음식에 포함된 황 동위원소의 값 차이에 기반한다. 본 연구의 결과 황 안정동위원소는 각 유적의 거주민들이 소비한 식재료의 기원뿐만 아니라 이주의 가능성을 제시해 주었다. 해안가에 위치한 부산 동삼동유적의 경우 주로 해양성 식료를 섭취한 반면 내륙에 위치한 김해 예안리, 영주 순흥 읍내리 고분의 경우는 육상자원을 주로 섭취하였다. 하지만 사천 늑도 유적의 경우 비록 유적이 해안가에 위치하고 있지만 이들은주로 육상의 식료를 이용하였으며 특히 늑도 출토의 육상동물들은 내륙에서 이동했을 가능성이 높아보였다. 부산 동삼동은 해안가 주변에서 주로 활동하였고 김해 예안리와 영주 순흥 고분의 사람도 모두그 지역을 크게 벗어나지 않고 활동하였음을 확인할 수 있었다.

탄소·질소동위원소를 이용한 선사인의 식생활 연구

안덕임,요네다 미노루(米田 穰),아카자와 다케루(赤澤 威) 한국고고미술연구소 1994 고고학지 Vol.6 No.-

탄소·질소안정동위원소 식성분석은 유적에서 출토된 고인골(古人骨)의 조직단백질(콜라겐)을 구성하는 주원소인 탄소와 질소동위원소량을 측정하여 그 값에서 피장자의 생전의 식생활을 복원하는 방법이다. 본 고에서는 탄소·질소동위원소분석의 이론적 배경과 방법 및 몇몇 외국의 고고학적인 사례연구를 소개하고 아울러 안면도 고남리에서 출토된 인골에 대한 분석결과를 자료로써 제공한다. 한국에서는 이 동위원소분석법에 따른 연구가 이루어지지 않고 있어 향후 활발한 연구를 통한 자료의 축적이 절실히 요구되고 있다. 이러한 가운데 그 일차적인 시도로서 1988년도에 조사된 안면도 고남리패총 1차 조사 시 1호 패총에서 발견된 왼쪽 위팔뼈에 대한 분석이 이루어졌다. 한국에서의 기초자료 부족으로 분석결과에 대해 정확한 해석을 하는 것이 어려우나 인근 일본 자료를 이용하여 해석해보면 고남리인은 C3식물·C4식물·육상초식동물 등의 육지자원과 바다짐승·어패류 등의 수산자원을 모두 이용하였으며 이 가운데 C4식물(조)의 비중이 컸던 것으로 추정된다. 즉 당시인의 생업경제는 농경에 기반을 두고 수렵·어로 등에 부수적으로 종사했던 것으로 추정된다. 그러나 이러한 해석은 잠정적이며 자료축적을 통해서 재검토되어야 할 것이다.

안정동위원소를 이용한 북한강 하천생태계 연구

강정임,김재구,이상돈 한국습지학회 2011 한국습지학회지 Vol.13 No.3

본 연구는 부식물 및 유기물로부터 분리 배양한 부착조류의 안정동위원소비 결과를 중심으로 분리된 부착조류의 안정동위원소비가 수질 대표성을 알아보기 위한 연구를 수행하였다. 주변 농경지의 분포가 많으며, 부착조류 현존량이 높아질수록, 부착조류의 질소안정동위원소비는 증가하며, 탄소안정동위원소비는 감소하는 경향을 보였다. 농경지 중심지역인 내린천 상류, 인북천 상류지역에서 질소안정동위원소비(δ15N)가 임야 중심지역인 한계천 및 북천에서의 값보다 높았다. 탄소안정동위원소비(δ13C)는 농경지에 의한 오염으로 부착조류의 현존량이 많은 내린천 상류와 인북천 상류지역보다 임야 중심의 청정한 한계천 및 북천으로 갈수록 높아지는 경향을 보였다. 이에 따라 부착조류의 안정동위원소비는 하천수질오염원 중요한 지표가 될 수 있음을 확인하였다.

의료용 방사성동위원소의 사용기간 연장을 위한 동위원소 농축 장치에 대한 연구

최강혁,이준식,박울재,김종범,장범수 한국공업화학회 2015 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2015 No.0

방사성동위원소의 높은 투과성과 에너지는 의료분야에서 외과적 수술없이 진단과 치료가 가능하게 하는 핵심물질이다. 특히, 방사성동위원소를 편리하게 장기간 사용할 수 있는 동위원소발생기의 개발은 의료적 활용에 있어서 새로운 페러다임을 가져왔다고 할 수 있다. 그 대표적 발생기는 99mTc와 188Re이 있으며 이는 각각 진단용, 치료용으로 활용된다. 의료용 동위원소 발생기는 장기간 사용시 단위부피당 방사능의 양은 어미핵종의 반감기에 의해 지수적으로 감소하게 되어 환자의 투여 용량을 초과하게되어 의약품으로 사용이 불가능하게 된다. 특히. 2000년 후반들어 동위원소를 생산공급하는 세계원자로가 노후화로 인하여 동위원소 수급 불안이 발생하였으며 실제 국내에서도 동위원소의 공급이 중단되는 사태가 발생하기도 하였다. 이러한 문제점을 일부 해소하는 방법은 잔여 동위원소를 농축하여 활용하는 방법이 있다. 본 연구 발표에서는 화학적 프로세스와 개발된 장비를 통해잉여 동위원소를 농축 재활용하는 방법을 소개하며 나아가 동위원소 발생기 사용연장을 위한 농축기술을 소개하고자 한다.

비점원 오염 물질의 동위원소 및 원소함량의 특성을 이용한 오염원 구명 가능성 평가

전병준 ( Byeong-jun Jeon ),이세인 ( Se-in Lee ),이광승 ( Kwang-seung Lee ),임상선 ( Sang-sun Lim ),박현진 ( Hyun-jin Park ),함종현 ( Jong-hyun Ham ),윤광식 ( Kwang-sik Yoon ),최우정 ( Woo-jung Choi ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

복합토지이용 유역은 농경지, 축산, 산림, 생활계 등 다양한 비점오염원이 산재해 있어 하천에 유입되는 비점오염물질의 배출 경로를 파악하기가 어렵다. 본 연구는 영농ㆍ축산ㆍ주거가 복합적으로 구성된 전라남도 장성군 소재의 풍영정천 유역에서 강우시 하천 유입이 가능한 오염 원인 물질인 경작지 토양(논, 밭, 과수원), 사료(임신우사료, 우사료, 계사료), 볏짚, 낙엽, 가축분(우분, 계분), 퇴비 시료를 채취하여 동위원소 및 원소함량을 분석하고 오염 지표로서의 활용 가능성을 평가하였다. 토양의 경우 밭(탄소 : -25.4±0.3‰, 질소 : 9.6±0.5‰)과 과수원(탄소 : -24.2±0.8‰, 질소: 10.6±0.4‰)의 탄소, 질소동위원소비 모두 논(탄소 : -29.6±0.2‰, 질소 : 4.9±0.2‰)보다 높았는데, 이는 밭과 과수원에 탄소동위원소비가 높은 퇴비(탄소 : -24.2±1.4‰, 질소 : 16.3±0.3‰) 시용량이 많기 때문으로 판단된다. 또한, 논토양의 질소동위원소비가 낮은 이유는 혐기적 조건으로 질산화속도가 느리게 진행되어 질산염 용탈이나 탈질에 의한 질소손실이 낮고, 반면에 미생물에 의한 부동화와 재무기화가 순환적으로 일어나기 때문으로 판단된다. 토양의 총탄소, 총질소, 무기태 질소, 총인, 수용성인, 기타 금속 함량은 논, 밭, 과수원 토양에서 유의미한 차이가 없었고, 토양의 Al농도가 타 오염원보다 높았다. 농업/축산 자재 및 농림축 부산물의 탄소동위원소비 중 사료의 탄소동위원소비(-19.7±0.8‰)가 볏짚(-28.2±0.1‰)과 낙엽(-28.3±0.3‰)보다 높았는데, 이는 배합사료의 주원료가 C4 식물인 옥수수이기 때문이며, 이는 가축분뇨의 탄소동위원소비(-23.1±1.8‰)와도 상응한다. 질소동위원소비의 경우 퇴비(16.3±0.3‰)가 화학비료(-1.5±0.5‰)보다 매우 높았고, 산림 부산물인 낙엽(-0.7±0.3‰)이 농림축 부산물인 볏짚(8.1±0.9‰)과 가축분뇨(10.2±3.5‰)보다 낮았다. 그리고 농업/축산 자재 및 농림축 부산물의 원소함량 중 분뇨의 탄질비(20.3±2.8)가 퇴비(14.6±1.9)보다 높았는데, 이는 퇴비화 과정 중에서 CO₂ 손실에 의해 퇴비의 탄질비가 낮아졌기 때문으로 판단된다. 또한, 퇴비, 볏짚, 낙엽의 Al/(Ca+K+Mg+Na)는 각각 0.027, 0.031, 0.939로 토양(논 5.8, 밭 5.8, 과수원 6.4)보다 낮았고, (Cu+Zn)/Al는 퇴비(0.6)가 볏짚(0.09), 낙엽(0.14) 및 토양(논 0.002, 밭 0.002, 과수원 0.001)보다 상대적으로 높았다. 이와 같은 경작지 유형별 토양, 농업/축산 자재 및 농림축 부산물의 탄소, 질소동위원소비와 금속함량 차이를 이용하여 수질 비점오염의 원인과 경로를 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

다검출기 유도결합 플라즈마 질량분석기에 의한 Sr 동위원소 분석을 위해 전처리된 시료의 최적 조건: Eichrom사 Sr 수지(SR-R50-S)와 Bio-Rad사 수지(AGⓇ50W-X8) 비교

김명정,이승구 한국광물학회 2022 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.35 No.4

지질과학 분야에서 암석의 생성 시기, 지각과 맨틀 진화연구의 기초자료로 활용되는 Sr 동위원소비는 열이온화 질량분석기(thermal ionization mass spectrometry, TIMS) 혹은 다검출기 유도결합 플라즈마 질량분석기(multi-collector plasma ionization mass spectrometry, MC-ICP-MS)와 같은 질량분석기를 이용하여 측정할수 있다. 이 기술보고에서는, Sr 동위원소비 측정시, 원소의 불완전한 화학적 분리가 Sr 동위원소비의 참값(true value)에 어떤 영향을 미치는지를 비교하였다. 실험에는 상업용 레진, NBS987(NIST SRM987) Sr 동위원소 표준물질 그리고 일본지질조사소의 암석표준시료 JG1a, JB3, JA1를 이용하였다. 비교실험 결과, NBS987Sr 동위원소 표준시료, 일본지질조사소의 암석표준시료 JG1a, JB3, JA1 모두 불완전한 분리에 의해 Rb이 남아있는 경우 87Sr/86Sr의 측정값이 변하는 것이 명확하게 관찰된다. 이는 질량분석기 특히 MC-ICP-MS로 동위원소비를 측정하고자 하는 경우, 동종동위원소의 간섭에 대한 보정에도 불구하고 측정값은 참값에서 벗어나므로 완전한 분리가 중요한 인자임을 지시해준다. 그러므로 MC-ICP-MS를 이용한 Sr 동위원소비 측정결과를 보고할 때는, 동종동위원소에 의한 영향을 판단할 수 있도록 Sr의 동위원소 전체의 측정강도와 더불어 85Rb의 측정강도도 함께 보고돼야 할 것이다.

La-Ce 및 Sm-Nd 동위원소계 측정을 위한 란탄-레진법과 HIBA(Hydroxy Isobutyric Acid)분리법의 상호비교

이승구(Seung-Gu Lee),이효민(Hyomin Lee),Yoshihiro Asahara,이미정(Mi-Jeong Lee),추미경(MiKyeong Choo),이승렬(SeungRyeol Lee) 한국암석학회 2012 암석학회지 Vol.21 No.4

원소의 고순도분리는 동위원소계 연구의 기초가 된다. 이 기술보고에서는 Sm-Nd 연대측정법에 중요한 원소군인 Sm과 Nd의 원소분리에 자주 이용되고 있는 HDEHP를 이용한 테플론분말(란탄-레진)법과 Sm-Nd 동위원소계 및 La-Ce 동위원소계의 연구를 위한 원소분리법인 α-HIBA(α-Hydroxy Isobutyric acid)법의 장단점을 한국지질자원연구원(KIGAM), 기초과학지원연구원(KBSI), 극지연구소(KOPRI) 및 일본 나고야대학과 같은 각 기관별 용리곡선을 통해 비교 소개하였다. 동위원소 지구화학연구를 위한 이 고순도의 원소분리법 비교는 Sm-Nd계 및 La-Ce계 동위원소 지구화학연구자의 실험법 선택에 많은 도움을 줄 것이다. A column chemistry is the most useful tools for isolating the elements of interest in isotope geochemistry. Here we introduce the chemical experimental procedure for Sm, Nd, La and Ce separation such as Teflon powder or Ln-resin method using HDEHP of KIGAM, KBSI, KOPRI and α-HIBA(α- Hydroxy Isobutyric acid) method of Nagoya University, Japan. This technical report will provide an useful information in selecting the experiment method for rare earth element isotope system study such as Sm- Nd and La-Ce isotope system.

역사와 철학 : 동위원소분석(同位元素分析)을 이용한 신석기시대(新石器時代)의 식생활(食生活)과 패총유적(貝塚遺蹟)의 점유계절성연구(占有季節性硏究)

안덕임 ( Deog Im An ) 한서대학교 동양고전연구소 2011 동방학 Vol.21 No.-

과거의 식생활은 문헌기록, 음식물 유체, 음식물의 획득·가공·소비와 관련된 도구, 민족지적 유추 등 직·간접 자료를 통해 추정할 수 있다. 우리나라의 식생활과 관련된 문헌기록은 三韓時代부터 나타나며 이러한 문헌기록은 과거의 식생활과 전통 식생활문화의 확립과정을 추적하는데 중요한 정보를 제공해준다. 그러나 선사시대의 식생활은 문헌기록이 없기 때문에 고고학적인 연구를 통해 추정할 수밖에 없다. 본 연구에서는 신석기시대 남해안지역의 東三洞貝塚·大浦貝塚·安島貝塚과 서해안지역의 古南里貝塚·大竹里貝塚에서 출토된 인골에 대한 동위원소 분석 결과를 바탕으로 신석기시대 두 지역의 식생활과 유적 점유 계절성에 대하여 고찰하였다. 남해안지역 유적에서 출토된 인골(n=11)의 탄소동위원소(δ13C) 값은 -12.7~-14.8‰(-13.4±0.6‰), 질소동위원소(δ15N) 값은 14.4~18.1‰(15.7±1‰)에 분포하며, 서해안지역 유적 인골(n=2)은 δ13C=-16.6 ±1.7‰, δ15N=9.9±1.1‰을 보여 남해안지역 인골의 동위원소 값이 뚜렷하게 높은 것으로 나타났다. 남해안지역 인골의 동위원소 값에서 해양자원의 의존도를 결정하는 δ15N이 특히 높은 것으로 미루어 식생활에서 어패류를 비롯한 해양자원의 비중이 매우 큰 것으로 추정된다. 이에 비하여 서해안지역 패총의 경우 δ13C와 δ15N 값이 모두 낮으므로 육상자원 특히 C3식물의 의존도가 높았을 것으로 판단된다. 따라서 이러한 동위원소 자료로 미루어 당시 식생활에 있어서 지역적 차이가 있었을 것으로 추정된다. 한편 동위원소 값과 유적에서 발견된 유구, 유물등의 고고학적 자료로 미루어 남해안지역 패총의 사람들은 패총지역에 연중 머물렀을 것으로 추정되나 서해안지역 패총의 사람은 계절적으로 또는 단기간에 걸쳐 패총지역을 방문하였을 것으로 판단된다. This study examines the Neolithic diet and seasonality of the southern and western coastal regions, Korea, based on carbon and nitrogen stable isotope values of human bones. Human bone samples from three (Tongsamdong, Daepo and Ando) shell middens in the southern region and two (Daejukri and Konamri) in the western region were examined. Individuals (n=11) from the southern coastal region show significantly high isotope values(δ13C=-13.4±0.6‰, δ15N=15.7±1‰), indicating that they could have been heavily reliant on marine resources. On the other hand, individuals(n=2) from the western coastal region have relatively low δ13C (-16.6±1.7‰) and δ15N (9.9±1.1‰) values, suggesting that they could have highly exploited terrestial resources, especially C3 plants. Thus, the carbon and nitrogen stable isotope values of the individuals from two regions indicate that there were regional dietary differences at that time. Based on the isotope values and archaeological evidence such as artefacts and features, it can be inferred that the individuals from the shell middens in the southern coastal region could have occupied on the sites year-round. However, the individuals from the shell middens in the western coastal region could have occupied on the sites for short periods.